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索膜结构的膜结构发展方向

日期:2017-11-30 9:02:27 | 阅读:727

膜结构是建筑结构中最新发展起来的一种形式,它以性能优良的织物为材料,或是向膜内充气,由空气压力支撑膜面,或是利用柔性钢索或刚性支撑结构将面绷紧,从而形成具有一定刚度、能够覆盖大跨度空间的结构体系。自从1970年代以来, 膜结构在国外已逐渐应用于体育建筑、商场、展览中心、交通服务设施等大跨度建筑中。 膜结构已成为结构设计选型中的一个主要方案。成为化纤纺织品应用的一个重要领域。近年来在中国建筑 结构中也有长足的进展。 大阪万国博览会中的美国馆采用了气承式空气 膜结构。这个拟椭圆形、轴线尺寸为140m×83.5m的展览馆是世界上第一个大跨度的 膜结构,而且是首次采用了聚氯乙烯(PVC)涂层的玻璃纤维织物。

作为一种真正的现代工程结构,大阪万国博览会的展览馆标志着 膜结构时代的开始。自此以后, 膜结构在世界范围内得到了迅猛的发展。从跨度来说,美国庞提亚克的"银色穹顶"气承式空气 膜结构的平面有234.9m×183m,开始采用聚四氟乙烯(PTFE)涂层的玻璃纤维织物,类似的大型体育馆在北美就建了九座。从面积来说,沙特阿拉伯吉大机场候机大厅的悬挂膜结构占地42m2。作为 膜结构一种新形式,索穹顶于1988年首先用在汉城奥运会的体操馆与击剑馆,其后又在一些体育建筑中得到推广。千年穹顶以其独特的 膜结构,显示了当今建筑技术与材料科学的发展水平。

目前国内有好多厂家都能生产有PVC涂层聚酯织物,但其性能尚未能完全达到建筑织物的要求,作为建筑用的永久性材料尚需进一步提高。据悉最近有些公司正在试制有PVDF面层的聚酯织物和PTFE玻璃纤维织物,外观与性能都大有改进。近一段时间来,国外媒体表现出了对中国建筑设计前所未有的关注。

20051223日的美国《商业周刊》评选出了中国十大新建筑奇迹,包括北京奥体主会场、国家游泳中心、北京首都国际机场、上海世界金融中心、国家大剧院、中央电视台、上海崇明东滩生态城、当代MOMA、长城脚下的公社、东海大桥(上海)。其中地处北京的建筑就有七家之多。“中国正逐步成为当今最具有创意性建筑和工程设计的舞台。”中国建筑事业的发展,正在为今日最顶尖建筑及工艺技术创造一个舞台。报道首先分析了中国新建筑崛起的经济原因和外部环境。

文章说,当全球瞩目北京2008年奥运会时,不单是世界上最快以及最具实力的运动员们正在为争取最高荣誉而加紧努力,新一代的创新建筑也正在北京的土地上拔地而起。由于蒸蒸日上的经济的强大支持,世界上最大的航空港、有节能环保的建筑及世界上最高的室外观光台等将很快一一落户中国。文章列举评选结果说,2008年以前完工的国家游泳中心(水立方)、国家体育场(鸟巢)、国家大剧院等中国公众十分熟悉的知名场馆更理所当然地进入了“十大”之列。从对它们的评价与介绍中可以看到评选者对追求环保、自然的推崇。比如被称为“水立方”的国家游泳中心,是节能环保型的建筑。游泳池内的水将由太阳能加热,泳池的双重过滤装置可实现水的再利用,就连多余的雨水也将被收集和储存在地下的水池中。复杂的工程系统和弯曲的钢结构使得外部结构像一个泡沫,这种独特的结构设计使得“水立方”几乎经得起任何地震的袭击。文章介绍“鸟巢”时写道,为让北京奥运会主会场这个有着91000个座位的、可能是至今最大的环保型体育场获得自然通风,建筑师从自然中获得了灵感,独创了一个未完全密封,但同样能为观众和运动员遮风挡雨的外壳。体育场的外观犹如一个由枝条编织而成的鸟巢;而其内部,从休息室到饭店,每一个分开的空间都是一个独立的单元,从而使自然空气的流通成为可能。

文章指出,作为全国最具流行色彩的城市,北京吸引了很多知名建筑大师成就事业。入选的北京“长城脚下的公社”,是由12名亚洲杰出建筑师设计建造的当代建筑艺术作品。北京“当代MOMA”的设计表明了环保创新技术在住宅中应用和它所代表的建筑发展新趋势,堪称大型可持续发展住宅建筑的典范。它采用世界上最大的地源热泵系统,将用来帮助这个由第20层的咖啡馆、干洗店等系列服务设施连接起来的8幢建筑组成的小区,采用最为节能的方式保持恒湿恒温,这是这座建筑的一大亮点。住宅单元还有一大亮点,就是可再利用废水,将厨房和洗脸盆的废水过滤,卫生间循环利用。 

       张拉整体结构

      (Tensegrity)是由一组连续的拉杆和连续的或不连续的压杆组合而成的自应力、自支撑的网状杆系结构,其中“不连续的压杆”的含义是压杆的端部互不接触,即一个节点上只连接一个压杆。Tensegrity是美国建筑师R.B.Fuller首先提出的一种结构思想,他认为宇宙的运行就是按照张拉整体的原理进行的,即万有引力是一个平衡的张力网,各个星球是这个网中的一个个 孤立点。这种结构体系中的索网就相当于宇宙中的万有引力,独立的受压杆件 相当于宇宙中的星球20世纪60年代随着现代柔性建筑材料的发展,建筑师们从帐篷着一最古老的简单建筑结构出发,构造出了魔幻般的形式——膜结构。它可以构成单曲面,多曲面等不同建筑结构形式,满足了建筑师们对建筑与美学高度统一的要求。

      柔性材料具有透光和防紫外线功能,在一些室外建筑和环境小品中得到广泛的应用。正是由于这一特征,夜间的灯光设计使膜结构具有鲜明的环境标志特征。 优美造型的膜材,不锈钢配件和紧固件加上设计轻巧合理,表面处理严格的钢结构支撑,塑造出形式美观,设计合理的膜结构,在当今世界范围内的建筑环境设计中占有举足轻重的地位。

       场馆看台及娱乐空间

       近年来,随着建筑空间观念的日益深化以及科学手段的不断提高,“回归自然”、“沐浴自然之温馨”已是现代建筑环境学发展的主流。室内外的视线越来越模糊,出现了许多亦内亦外、相互渗透的不定空间,如:大厅装饰、天井、四季厅、动植物园、公园广场、观景台、舞台、体育场馆、体育看台、文化娱乐场所等。由于膜材的光透性,白天阳光可以透过膜材形成慢射光,使膜覆盖空间内达到和室外几乎一样的自然效果,因此膜结构能创造出与自然环境相媲美的空间形式。

       一个城市的中心区反映一个城市的地理风貌和民族风情,同时,也是一个城市文化发展程度的标志。而景观设计要求其具有广泛的可读性、雅俗共赏,既有超凡脱俗的艺术价值,又能使大众喜闻乐见与大众息息相通。膜结构以其轻盈飘逸的造型、柔美并带有力量的曲线和大跨度和大空间的鲜明个性和标识性,应用于城市小品设计中。

       绿色漫步道

       近年来,在人口密集的大城市,在居住区周边配置绿色空间并有人行步道。居民可以在不受车辆的影响下,在居住区附近的街心地带轻松愉快地散步、休憩,而感到十分惬意。在绿色空间中构造一座膜小品或者走廊、亭台水榭、休憩遮阳伞等,不仅生动地美化了环境(如同广阔绿洲中的点点白帆),又有很强的功能性(人们可以在行走之暇小憩一会儿),而且增加了空间的参差感。

      商业街

      商业街在城市中占有相当大的比重。商业街的建筑与环境是城市文明的窗口,代表着物质文明和精神文明的水平,同时,也是景观环境的重要组成部分。膜结构轻巧别致极具现代化风格,且表现形式多样易于安装移动,在商业街设计中得以广泛应用。

      建筑入口及膜建筑屋顶

      建筑入口使城市公共空间与建筑空间相邻的界面,成为城市空间的组成部分。它是人们视觉最先接触的部分,因此,除了功能以外,还应有很强的标识性,并能体现建筑的个性,是建筑环境和城市景观的重要组成部分。由于膜结构自然的曲线美是其他结构类型无法比拟的,故成为近来建筑入口及屋顶经常采用的形式。

       利用膜结构轻巧,别致的造型建造各种半封闭,全封闭的不行空间,使其形成全天候的建筑空间,提供防风雨,防日晒等人工环境,并有较好的广告标识效果,因此是步行街改造和新建的绝佳选择。

       停车场随着都市现代化步伐的加快,汽车成为任何一个都市不可缺少的交通工具。我国由于汽车工业高速发展,城市的汽车拥有量成倍上升,但城市建设规划没能尽快适应这一发展的要求,常常是车无停放之地。所以在建设群规划时就应充分考虑停车场的问题,把停车场的建设和规划当成现代城市建设规划的重要组成部分,变得越来越重要。同样,膜结构在停车场建设中也以其优美的造型和实在的功能担当重要角色。 

       高速公路收费站在城市的入口处,设计拥有自己城市鲜明特色和文化韵味的建筑形式乃是每个城市发展的首选之作,而张拉膜以自己多变的特性,柔美的造型以及夜晚配合彩灯的照射所显示出特有的柔和的氛围更让过往着记忆深刻,同时极具现代感张拉膜又展现了一个城市的发展理念和思路。 

       膜结构作为一种现代化的工程结构,显示了当今建筑技术科学的发展水平,也具有巨大的发展潜力,在新世纪中,膜结构必将在建筑结构中占有重要的地位。

       1967年加拿大蒙特利尔博览会德国馆成功的运用了索膜建筑技术以来,索膜建筑在世界上得到了广泛应用,它采用了先进的预张力技术与轻质膜材料,其形式具有极高的艺术感染力,是建筑艺术与结构形式的完美组合。索膜建筑设计方案实质上同时是索膜结构体系方案,因此要求从事索膜建筑设计的建筑师了解索膜结构技术并能熟练的将其运用到建筑设计中。 

       索膜建筑所表达的“建筑语言特征”呈现明显的“理性技术表现”倾向,高耸的桅杆,异型空间钢结构体系,坚如射速的根根钢索,富于机械艺术表现魅力的钢制大型节点,充满张力自然曲线的变换膜体以及其他技术可望而不可及的大跨度自由空间,都给人以艺术感染力和某种程度上的技术神秘感,使索膜建筑更富于强调理性技术逻辑的表现特征。 

       索膜建筑是伴随着当代电子,机械和化工技术的发展而逐步发展的,是现代高科技在建筑领域中的体现,随着现代科技的进一步发展,使人类面临着保护自然环境的使命,因此,天然材料和传统的古老建筑材料与技术必将被轻而薄且保温隔热性能良好的高强轻质材料所取代。索膜建筑技术在这项变革中将扮演重要角色,其在建筑领域内更广泛的应用是可以预见的。 

       索膜建筑之所以能满足大跨度自由空间的技术要求,最关键的一点就是其有效的空间预张力系统。有人把索膜建筑称为“预应力软壳”,是预应力使“软壳 ” 各个部分在个中最不利荷载下的内力始终大于零(永远处于张拉拉伸状态),从而使”软壳“成为空间整体工作的结构媒体和建筑围合材料,使得索膜建筑富有迷人的张力曲线和变幻莫测的空间,使体系得以覆盖大面积,大跨度无柱自由空间,并且可以抵抗狂风,大雪等不利荷载状况。

      索膜建筑的夜景效果异彩纷呈,有明显的“建筑可识别性”和商业效应。膜材本身的透光性和彩色泛光照明的运用,是夜景效果的关键。

 

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